特許 7546600 カンチレバー電極を有する発光素子、それを有するディスプレイパネル、及びディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(54)【発明の名称】カンチレバー電極を有する発光素子、それを有するディスプレイパネル、及びディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20240830BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20240830BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240830BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

G09F9/33

G09F9/30 330

G09F9/30 336

H01L21/60 311Q

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021566299

(86)(22)【出願日】2020-05-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-10

(86)【国際出願番号】 KR2020006793

(87)【国際公開番号】W WO2020242175

(87)【国際公開日】2020-12-03

【審査請求日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】62/854,257

(32)【優先日】2019-05-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/877,258

(32)【優先日】2020-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506029004

【氏名又は名称】ソウル バイオシス カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＯＵＬ ＶＩＯＳＹＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】６５－１６，Ｓａｎｄａｎ－ｒｏ １６３ Ｂｅｏｎ－ｇｉｌ，Ｄａｎｗｏｎ－ｇｕ，Ａｎｓａｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】チェ，ジョン ヒョン

【審査官】百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２８６７３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２８８０９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０２７９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３０３３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９８０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８４６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４７６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４８０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０２０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１９６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０２７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２１／４４７－２１／４４９

Ｈ０１Ｌ ２１／６０－２１／６０７

Ｇ０９Ｆ ９／３０－９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つのＬＥＤ積層、
前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び
前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置され、前記ＬＥＤ積層から離れるように反った複数の電極を含み、
前記複数の電極の各々は、前記電極パッドに固定された固定端と共に、前記電極パッドから離隔した自由端を有する発光素子。

【請求項2】

前記電極は、熱膨張係数が互いに異なる少なくとも二つの金属層を含む、請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

最大幅が１０μｍ以下である、請求項１に記載の発光素子。

【請求項4】

複数のパッドを有する回路基板、及び
前記複数のパッドに電気的に接続され、前記回路基板上に整列された複数の発光素子を含み、
前記複数の発光素子のそれぞれは、
少なくとも一つのＬＥＤ積層、
前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び
前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置され、前記ＬＥＤ積層から離れるように反った複数の電極を含み、
前記電極の各々は、前記電極パッドに固定された固定端と共に、前記電極パッドから離隔した自由端を有し、
前記自由端が前記回路基板のパッドに電気的に接続されたディスプレイパネル。

【請求項5】

前記複数の発光素子は、５０μｍ以下のピッチで配列される、請求項４に記載のディスプレイパネル。

【請求項6】

前記複数の発光素子は、１０μｍ以下のピッチで配列される、請求項４に記載のディスプレイパネル。

【請求項7】

前記電極は、熱膨張係数が互いに異なる少なくとも二つの金属層を含む、請求項４に記載のディスプレイパネル。

【請求項8】

ディスプレイパネルを含むディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイパネルは、
複数のパッドを有する回路基板、及び
前記複数のパッドに電気的に接続され、前記回路基板上に整列された複数の発光素子を含み、
前記複数の発光素子のそれぞれは、
少なくとも一つのＬＥＤ積層、
前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び
前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置され、前記ＬＥＤ積層から離れるように反った複数の電極を含み、
前記電極の各々は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有し、
前記自由端が前記回路基板のパッドに電気的に接続されるディスプレイ装置。

【請求項9】

前記複数の発光素子は、５０μｍ以下のピッチで配列される、請求項８に記載のディスプレイ装置。

【請求項10】

前記複数の電極の各々は、それぞれ互いに熱膨張係数が異なる少なくとも二つの金属層を含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発光ダイオードディスプレイパネル、それを有するディスプレイ装置、及びそれを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオードは、無機光源であって、ディスプレイ装置、車両用ランプ、一般照明などの多くの分野に多様に用いられている。発光ダイオードは、寿命が長く、消費電力が低く、且つ応答速度が速いという長所を有するので、既存の光源に迅速に取って代わっている。

【0003】

一方、従来の発光ダイオードは、ディスプレイ装置で主にバックライト光源として使用されてきた。しかし、近年、発光ダイオードを用いてイメージを直接表現するＬＥＤディスプレイが開発されている。

【0004】

ディスプレイ装置は、一般に、青色、緑色及び赤色の混合色を用いて多様な色を表現する。ディスプレイ装置は、多様なイメージを表現するために複数のピクセルを含み、各ピクセルは、青色、緑色、及び赤色のサブピクセルを備えており、これらのサブピクセルの色を通じて特定ピクセルの色が定められ、これらのピクセルの組み合わせによってイメージが表現される。

【0005】

ＬＥＤは、その材料によって多様な色の光を放出できるので、青色、緑色、及び赤色を放出する個々のＬＥＤチップを２次元平面上に配列することによってディスプレイ装置を提供することができる。

【0006】

従来の大型電光板に使用されるＬＥＤは、パッケージに製作された後、発光ダイオードパッケージがピクセル単位で整列されるので、個々のパッケージを回路基板に実装してきた。しかし、スマートウォッチ、モバイルフォン、ＶＲヘッドセット、ＡＲメガネなどの小型電子製品のディスプレイ、又はＴＶなどのディスプレイには、鮮明な画質を表現するために、従来のＬＥＤパッケージより小さい複数のマイクロＬＥＤが実装される必要がある。

【0007】

小さいＬＥＤは、ハンドリングが難しいので、回路基板上に個別的に実装することが困難である。このために、基板上に成長した複数の半導体層を用いて複数のＬＥＤを形成し、これらをピクセル間隔に合わせてディスプレイ回路基板上に集団で転写する方法が研究されている。ところが、複数のＬＥＤを集団で転写する間、一部のＬＥＤに不良が発生し得る。特に、ディスプレイ回路基板と複数のＬＥＤを支持する支持基板との間の熱膨張係数差により、転写される全てのＬＥＤがディスプレイ回路基板上の複数のパッドに電気的に連結されない場合がある。この場合、不良の複数のＬＥＤを個別に良好な複数のＬＥＤに取り替える必要があるが、複数のＬＥＤの大きさが小さいため、不良の複数のＬＥＤを取り替えることが非常に困難である。よって、集団で転写される複数のＬＥＤを、不良が発生することなく回路基板に確実に転写できるディスプレイ装置が要求されている。

【0008】

一方、複数のサブピクセルは２次元平面上に配列されるので、青色、緑色、及び赤色サブピクセルを含む一つのピクセルが占有する面積が相対的に広くなる。この場合、制限された面積内に複数のサブピクセルを配列するために各サブピクセルの面積を減少させると、複数のサブピクセルの発光面積が低下することがあり、これにより、複数のピクセルの明るさが損なわれる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本開示が解決しようとする課題は、回路基板に集団で転写されるのに適した発光素子を提供することにある。

【0010】

本開示が解決しようとする他の課題は、複数の発光素子を回路基板に確実に転写できるＬＥＤディスプレイパネル、及びそれを有するディスプレイ装置を提供することにある。

【0011】

本開示が解決しようとする更に他の課題は、複数の発光素子と回路基板の複数のパッドとの間の電気的接続を強固にすることができるＬＥＤディスプレイパネル、及びそれを有するディスプレイ装置を提供することにある。

【0012】

本開示が解決しようとする更に他の課題は、制限されたピクセル面積内で各サブピクセルの面積を増加できるディスプレイ用発光素子を確実に転写する方法、及びディスプレイ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本開示の一実施形態に係る発光素子は、少なくとも一つのＬＥＤ積層、前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置された複数のカンチレバー電極を含み、それぞれのカンチレバー電極は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有する。

【0014】

本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルは、複数のパッドを有する回路基板、前記複数のパッドに電気的に接続され、前記回路基板上に整列された複数の発光素子、及び前記回路基板と前記複数の発光素子との間に配置され、前記回路基板と前記複数の発光素子とを接着させる接着層を含み、前記複数の発光素子のそれぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ積層、前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置された複数のカンチレバー電極を含み、それぞれのカンチレバー電極は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有し、前記自由端が前記回路基板のパッドに電気的に接続される。

【0015】

本開示の一実施形態に係るディスプレイ装置は、ディスプレイパネルを含み、前記ディスプレイパネルは、複数のパッドを有する回路基板、前記複数のパッドに電気的に接続され、前記回路基板上に整列された複数の発光素子、及び前記回路基板と前記複数の発光素子との間に配置され、前記回路基板と前記複数の発光素子とを接着させる接着層を含み、前記複数の発光素子のそれぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ積層、前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置された複数のカンチレバー電極を含み、それぞれのカンチレバー電極は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有し、前記自由端が前記回路基板のパッドに電気的に接続される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の実施形態に係るディスプレイ装置を説明するための概略的な斜視図。

【図2】本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルを説明するための概略的な平面図。

【図3】図２の切取線Ａ－Ａに沿った概略的な拡大断面図。

【図4a】本開示の一実施形態に係る発光素子を説明するための概略的な平面図。

【図4b】本開示の一実施例に係る発光素子を説明するための図４ａの切取線Ｂ－Ｂに沿った概略的な断面図。

【図5】本開示の一実施形態に係る発光素子のカンチレバー電極を説明するための概略的な断面図。

【図6】本開示の一実施形態に係る発光素子の概略的な回路図。

【図7】本開示の他の実施形態に係る発光素子の概略的な回路図。

【図8a】本開示の一実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための概略的な断面図。

【図8b】本開示の一実施例に係る発光素子の製造方法を説明するための概略的な断面図。

【図9a】本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルを製造する方法を説明するための概略的な断面図。

【図9b】本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルを製造する方法を説明するための概略的な断面図。

【図9c】本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルを製造する方法を説明するための概略的な断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付の図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、本開示の属する技術分野の通常の技術者に本開示の思想を十分に伝達するために例として提供されるものである。よって、本開示は、以下で説明する実施形態に限定されるものではなく、他の形態に具体化することも可能である。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜のために誇張して表現する場合がある。また、一つの構成要素または層が他の構成要素または層の「上部」又は「上」にあると記載された場合、一つの構成要素または層が他の構成要素または層の「直上部」又は「直上」にある場合のみならず、他のデバイスまたは層が介在する場合も含む。明細書全体にわたって同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

【0018】

本開示の一実施形態に係る発光素子は、少なくとも一つのＬＥＤ積層、前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置された複数のカンチレバー電極を含み、それぞれのカンチレバー電極は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有する。

【0019】

カンチレバー電極を採用することによって、従来のソルダーやバンプパッドを用いた発光素子の転写に比べて多数の発光素子をさらに確実に回路基板に転写することができる。

【0020】

前記カンチレバー電極の自由端は、前記少なくとも一つのＬＥＤ積層から遠くなる方向に反る場合がある。これによって、前記自由端は鋭い尖点を提供することができ、前記自由端の尖点を通じて安定した電気的接続を実現することができる。

【0021】

さらに、前記カンチレバー電極は、熱膨張係数が互いに異なる少なくとも二つの金属層を含んでもよい。熱膨張係数差を用いてカンチレバー電極の反りを誘発し得る。

【0022】

一方、前記少なくとも一つのＬＥＤ積層は、第１ＬＥＤ積層、第２ＬＥＤ積層、及び第３ＬＥＤ積層を含み、前記発光素子は、前記第１ＬＥＤ積層と第２ＬＥＤ積層との間に介在する第１ボンディング層、及び前記第２ＬＥＤ積層と第３ＬＥＤ積層との間に介在する第２ボンディング層を含んでもよく、前記第１から第３ＬＥＤ積層は、互いに異なる波長の光を放出することができ、前記複数の電極パッドは、前記第１から第３ＬＥＤ積層を個別に駆動するように前記第１から第３ＬＥＤ積層に電気的に接続されてもよい。

【0023】

前記発光素子は、最大幅が１００μｍ以下、さらに５０μｍ以下、特に１０μｍ以下であってもよい。幅が１０μｍ以下の小さい発光素子は、従来のソルダーやバンプパッドを用いて回路基板に転写されにくい。本開示のカンチレバー電極は、特に小型の複数の発光素子を集団で転写することを促進する。

【0024】

本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルは、複数のパッドを有する回路基板、前記複数のパッドに電気的に接続され、前記回路基板上に整列された複数の発光素子、及び前記回路基板と前記複数の発光素子との間に配置され、前記回路基板と前記複数の発光素子とを接着させる接着層を含み、前記複数の発光素子のそれぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ積層、前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置された複数のカンチレバー電極を含み、それぞれのカンチレバー電極は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有し、前記自由端が前記回路基板のパッドに電気的に接続される。

【0025】

前記複数の発光素子は、１００μｍ以下のピッチ、さらに５０μｍ以下のピッチ、特に１０μｍ以下のピッチで配列されてもよい。

【0026】

いくつかの実施形態において、前記複数のカンチレバー電極の自由端のうち少なくとも一つの自由端は、前記少なくとも一つのＬＥＤ積層領域の外側に延長されてもよい。他の実施形態において、前記複数のカンチレバー電極は、前記少なくとも一つのＬＥＤ積層領域内に位置してもよい。

【0027】

一実施形態において、前記カンチレバー電極は、熱膨張係数が互いに異なる少なくとも二つの金属層を含んでもよい。これらの金属層の熱膨張係数差を用いてカンチレバー電極の反りを誘発し得る。

【0028】

前記複数の金属層は、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、又はＰｔから選ばれてもよいが、本開示の複数の金属層がこれに限定されるのではない。

【0029】

前記少なくとも一つのＬＥＤ積層は、第１ＬＥＤ積層、第２ＬＥＤ積層、及び第３ＬＥＤ積層を含み、前記発光素子は、前記第１ＬＥＤ積層と第２ＬＥＤ積層との間に介在する第１ボンディング層、及び前記第２ＬＥＤ積層と第３ＬＥＤ積層との間に介在する第２ボンディング層を含んでもよく、前記第１から第３ＬＥＤ積層は、互いに異なる波長の光を放出することができ、前記複数の電極パッドは、前記第１から第３ＬＥＤ積層を個別に駆動するように前記第１から第３ＬＥＤ積層に電気的に接続されてもよい。

【0030】

また、前記複数の発光素子は、前記第１から第３ＬＥＤ積層で生成された光を前記第３ＬＥＤ積層を介して放出することができる。

【0031】

一方、前記第３ＬＥＤ積層は、成長基板から分離されたものであってもよい。すなわち、前記各複数の発光素子は、前記第３ＬＥＤ積層を成長させるために使用された成長基板を含まなくてもよい。

【0032】

前記接着層は、前記発光素子の側面を部分的に覆うことができる。また、前記接着層は、硬化性樹脂で形成されてもよい。

【0033】

本開示の一実施形態に係るディスプレイ装置は、ディスプレイパネルを含み、前記ディスプレイパネルは、複数のパッドを有する回路基板、前記複数のパッドに電気的に接続され、前記回路基板上に整列された複数の発光素子、及び前記回路基板と前記複数の発光素子との間に配置され、前記回路基板と前記複数の発光素子とを接着させる接着層を含み、前記複数の発光素子のそれぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ積層、前記ＬＥＤ積層上に配置された複数の電極パッド、及び前記複数の電極パッド上にそれぞれ配置された複数のカンチレバー電極を含み、それぞれのカンチレバー電極は、電極パッドに固定された固定端と共に、電極パッドから離隔した自由端を有し、前記自由端が前記回路基板のパッドに電気的に接続される。

【0034】

前記複数の発光素子は、１００μｍ以下、さらに５０μｍ以下、特に１０μｍ以下のピッチで配列されてもよい。

【0035】

前記複数のカンチレバー電極は、それぞれ互いに熱膨張係数が異なる少なくとも二つの金属層を含んでもよい。

【0036】

前記複数の発光素子のそれぞれは、第１ＬＥＤ積層、第２ＬＥＤ積層、及び第３ＬＥＤ積層を含み、第１から第３ＬＥＤ積層は、互いに異なる波長の光を放出することができ、前記複数の発光素子は、前記第１から第３ＬＥＤ積層で生成された光を前記第３ＬＥＤ積層を介して放出することができる。

【0037】

以下、図面を参照して本開示の各実施形態に対して具体的に説明する。

【0038】

図１は、本開示の各実施形態に係る各ディスプレイ装置を説明するための概略的な斜視図である。

【0039】

本開示の発光素子は、特に限定されるのではないが、特に、スマートウォッチ１０００ａ、ＶＲヘッドセット１０００ｂなどのＶＲディスプレイ装置、又は拡張現実メガネ１０００ｃなどのＡＲディスプレイ装置内で使用されてもよい。特に、ＡＲディスプレイ装置は、ピクセル間隔が約１０μｍと非常に狭く、本開示の発光素子は、このような狭いピッチの複数のピクセルを有するディスプレイ装置で発生する問題を解決するのに適している。しかし、本開示の発光素子が狭いピッチの複数のピクセルを有するディスプレイ装置に限定されるのではなく、相対的にさらに広いピッチの複数のピクセルを有するディスプレイ装置にも適用され得る。

【0040】

一方、ディスプレイ装置内には、イメージを表現するためのディスプレイパネルが実装される。図２は、本開示の一実施形態に係るディスプレイパネル１０００を説明するための概略的な平面図で、図３は、図２の切取線Ａ－Ａに沿った断面図である。

【0041】

図２及び図３を参照すると、ディスプレイパネルは、回路基板１００１、複数の発光素子１００、及び接着層１００５を含む。

【0042】

回路基板１００１又はパネル基板は、受動マトリックス駆動又は能動マトリックス駆動のための回路を含んでもよい。一実施形態において、回路基板１００１は、内部に配線及び抵抗を含んでもよい。他の実施形態において、回路基板１００１は、配線、複数のトランジスタ及び複数のキャパシタを含んでもよい。また、回路基板１００１は、内部に配置された回路への電気的接続を許容するための複数のパッド１００３を上面に有してもよい。

【0043】

複数の発光素子１００は回路基板１００１上に整列される。複数の発光素子１００は、マイクロ単位の大きさを有する小型の発光素子であってもよく、幅Ｗ１は、約１００μｍ以下、さらに約５０μｍ以下、特に約１０μｍ以下であってもよい。複数の発光素子１００は、例えば、１００μｍ×１００μｍ以下、さらに１０μｍ×１０μｍ以下の大きさを有してもよい。一実施形態において、複数の発光素子１００が整列された方向での複数の発光素子１００の間の間隔Ｌ１は、その方向での発光素子１００の幅Ｗ１より広くてもよい。しかし、本開示がこれに限定されるのではなく、間隔Ｌ１は、発光素子１００の幅Ｗ１より狭くてもよい。ピッチは、幅Ｗ１と間隔Ｌ１との和で表すことができる。複数の発光素子１００のピッチは、約１００μｍ以下、さらに約５０μｍ以下、特に約１０μｍ以下であってもよい。

【0044】

発光素子１００は、複数の電極パッド１０１及び複数のカンチレバー電極１０３を有してもよく、複数のカンチレバー電極１０３が回路基板１００１上の複数のパッド１００３に電気的に接続されてもよい。例えば、複数のカンチレバー電極１０３は、自由端（ｆｒｅｅ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｅｄｅｇｅ）を有し、自由端が回路基板１００１上に露出した複数のパッド１００３に電気的に接続されてもよい。

【0045】

複数の電極パッド１０１は、互いに同一の大きさを有してもよく、互いに異なる大きさを有してもよい。複数の電極パッド１０１は、相対的に広い面積を有し、複数のカンチレバー電極１０３がそれぞれ複数の電極パッド１０１上に形成されてもよい。

【0046】

接着層１００５は、複数の発光素子１００を回路基板１００１に接着する。接着層１００５は、複数の発光素子１００と回路基板１００１との間に配置され、複数のカンチレバー電極１０３が回路基板１００１の複数のパッド１００３から離隔することを防止する。さらに、接着層１００５は、複数の発光素子１００の間の領域で回路基板１００１を覆うことができる。

【0047】

接着層１００５は、複数のカンチレバー電極１０３及び複数の電極パッド１０１を覆い、発光素子１００の下面に接することができる。接着層１００５の上面は、概して複数の発光素子１００の下面の下側に位置する。接着層１００５の一部は、部分的に発光素子１００の側面を覆うことができる。

【0048】

接着層１００５の物質としては、多様な接着物質が使用可能であり、特に、接着層１００５は、熱硬化又は紫外線硬化接着剤で形成されてもよい。また、接着層１００５は、光に透明な物質で形成されてもよいが、本開示がこれに限定されるのではない。例えば、接着層１００５は、光を反射又は吸収することができ、このために、光反射物質又は光吸収物質が接着層１００５に含有されてもよい。例えば、カーボンブラックなどの光吸収物質や、シリカなどの光散乱物質が接着層１００５内に含有されてもよい。

【0049】

一方、図２及び図３には示していないが、複数の発光素子１００の間の領域に光遮断物質層が配置されてもよい。光遮断物質層は、光を吸収又は反射し、その結果、複数の発光素子の間に光の干渉が発生することを防止し、ディスプレイの明暗比を向上させる。

【0050】

本実施形態において、それぞれの発光素子１００は、一つのピクセルを構成することができる。例えば、それぞれの発光素子１００は、青色、緑色及び赤色のサブピクセルを含んでもよい。

【0051】

発光素子１００の具体的な構成に対して、図４ａ、図４ｂ、図５及び図６を参照して説明する。図４ａ及び図４ｂは、本開示の一実施形態に係る発光素子１００を説明するための概略的な平面図及び断面図で、図５は、本開示の一実施形態に係る発光素子１００のカンチレバー電極１０３を説明するための概略的な断面図で、図６は、本開示の一実施形態に係る発光素子１００を説明するための概略的な回路図である。説明の便宜のために、図４ａ及び図４ｂにおいて、複数のカンチレバー電極１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）が上側に配置されたことを図示及び説明するが、発光素子１００は、図３に示すように回路基板１００１上にフリップボンディングされ、この場合、複数のカンチレバー電極１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）が下側に配置される。

【0052】

まず、図４ａ及び図４ｂを参照すると、発光素子１００は、第１ＬＥＤ積層２３、第２ＬＥＤ積層３３、第３ＬＥＤ積層４３、第１ボンディング層３０、第２ボンディング層４０、第１絶縁層５１、複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、及び複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを含んでもよい。

【0053】

第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３は、それぞれ互いに異なる複数の成長基板上に成長した複数の半導体層を用いて形成され、複数の成長基板は、いずれも第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３から除去され得る。よって、発光素子１００は、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３を成長させるために使用された基板を含まなくてもよい。しかし、本開示が必ずしもこれに限定されるのではなく、少なくとも一つの成長基板が除去されずに残留してもよい。

【0054】

本開示の実施形態において、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３が垂直方向に積層される。第１ＬＥＤ積層２３、第２ＬＥＤ積層３３、及び第３ＬＥＤ積層４３は、それぞれ第１導電型半導体層２３ａ、３３ａ、又は４３ａ、第２導電型半導体層２３ｃ、３３ｃ、又は４３ｃ、及びこれらの間に介在する活性層２３ｂ、３３ｂ、４３ｂを含む。活性層は、特に多重量子井戸構造を有してもよい。

【0055】

第１ＬＥＤ積層２３の下側に第２ＬＥＤ積層３３が配置され、第２ＬＥＤ積層３３の下側に第３ＬＥＤ積層４３が配置される。本明細書では、説明の便宜のために、第１ＬＥＤ積層２３の下側に第２ＬＥＤ積層３３が配置され、第２ＬＥＤ積層３３の下側に第３ＬＥＤ積層４３が配置されたことを説明するが、発光素子は、フリップボンディングされてもよく、よって、これらの第１から第３ＬＥＤ積層の上下位置が変わり得ることに留意しなければならない。

【0056】

第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３で生成された光は、最終的に第３ＬＥＤ積層４３を介して外部に放出される。よって、第１ＬＥＤ積層２３は、第２及び第３ＬＥＤ積層３３、４３に比べて長波長の光を放出し、第２ＬＥＤ積層３３は、第３ＬＥＤ積層４３に比べて長波長の光を放出する。例えば、第１ＬＥＤ積層２３は赤色光を発する無機発光ダイオードで、第２ＬＥＤ積層３３は緑色光を発する無機発光ダイオードで、第３ＬＥＤ積層４３は青色光を発する無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤ積層２３はＡｌＧａＩｎＰ系の井戸層を含んでもよく、第２ＬＥＤ積層３３はＡｌＧａＩｎＰ系又はＡｌＧａＩｎＮ系の井戸層を含んでもよく、第３ＬＥＤ積層４３はＡｌＧａＩｎＮ系の井戸層を含んでもよい。

【0057】

第１ＬＥＤ積層２３が第２及び第３ＬＥＤ積層３３、４３に比べて長波長の光を放出するので、第１ＬＥＤ積層２３で生成された光は、第２及び第３ＬＥＤ積層３３、４３を透過して外部に放出され得る。また、第２ＬＥＤ積層３３が第３ＬＥＤ積層４３に比べて長波長の光を放出するので、第２ＬＥＤ積層３３で生成された光は、第３ＬＥＤ積層４３を透過して外部に放出され得る。

【0058】

一方、複数のＬＥＤ積層２３、３３、及び４３のそれぞれの第１導電型半導体層２３ａ、３３ａ、４３ａはｎ型半導体層で、第２導電型半導体層２３ｃ、３３ｃ、４３ｃはｐ型半導体層であってもよい。また、本実施形態において、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の下面がいずれも第１導電型半導体層で、上面がいずれも第２導電型半導体層であることを示すが、少なくとも一つのＬＥＤ積層の順序が変わってもよい。例えば、第１ＬＥＤ積層２３の上面は第１導電型半導体層２３ａで、第２ＬＥＤ積層３３及び第３ＬＥＤ積層４３の上面は、いずれも第２導電型半導体層３３ｃ、４３ｃであってもよい。

【0059】

本実施形態において、第１ＬＥＤ積層２３、第２ＬＥＤ積層３３、及び第３ＬＥＤ積層４３は互いに重畳する。また、図示するように、第１ＬＥＤ積層２３、第２ＬＥＤ積層３３、及び第３ＬＥＤ積層４３は、ほぼ同一の大きさの発光面積を有してもよい。しかし、第１及び第２ＬＥＤ積層２３、３３は、電気的接続を許容するための複数の貫通ホールを有してもよく、その結果、第３ＬＥＤ積層４３に比べて相対的に小さい面積を有することができる。

【0060】

第１ボンディング層３０は、第１ＬＥＤ積層２３を第２ＬＥＤ積層３３に結合する。第１ボンディング層３０は、第１導電型半導体層２３ａと第２導電型半導体層３３ｃとの間に配置されてもよい。第１ボンディング層３０は、透明有機物層で形成されてもよく、透明無機物層で形成されてもよい。有機物層は、ＳＵ８、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）：ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ：ＢＣＢ）などを例として挙げることができ、無機物層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ_ｘなどを例として挙げることができる。また、第１ボンディング層３０は、スピン－オン－ガラス（ＳＯＧ）で形成されてもよい。

【0061】

第２ボンディング層４０は、第２ＬＥＤ積層３３を第３ＬＥＤ積層４３に結合する。図示するように、第２ボンディング層４０は、第１導電型半導体層３３ａと第２導電型半導体層４３ｃとの間に配置されてもよい。第２ボンディング層４０は、第１ボンディング層３０に対して上述した材料と同一の材料で形成されてもよく、重複を避けるために、それについての詳細な説明は省略する。

【0062】

第１絶縁層５１は第１ＬＥＤ積層２３を覆うことができる。また、第１絶縁層５１は、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数の側面を覆うこともできる。第１絶縁層５１は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で形成されてもよい。

【0063】

複数の電極パッド１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）は、第１絶縁層５１上に配置されてもよい。複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、第１絶縁層５１を介して第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３に電気的に接続されてもよい。

【0064】

複数のカンチレバー電極１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）は、それぞれ複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ上に形成される。複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄは、複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄに結合された固定端と共に、自由端を含む。自由端は、複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄから垂直方向に離隔し、複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと複数のカンチレバー電極の複数の自由端との間には、複数の自由端の垂直方向への下降を許容できる十分な空間が提供される。

【0065】

図４ａに示すように、複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄは、互いに電気的に離隔するように配置される。複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄは、互いに交差するように配置されてもよいが、これに限定されるのではなく、多様な方式で配列され得る。複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄの複数の自由端は、回路基板（図３の１００１）の複数のパッド１００３に接続され、その結果、回路基板の複数のパッド１００３は、複数の自由端の配列に対応するように配列され得る。

【0066】

一実施形態において、複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄの複数の自由端は、いずれも第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の領域内に配置され得る。他の実施形態において、複数の自由端は、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の領域の外側に位置してもよい。これによって、回路基板１００１上に配置された複数のパッド１００３を複数の電極パッド１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄより広く配置することができる。

【0067】

一方、図５に示すように、カンチレバー電極１０３は、複数の多重金属層１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃで形成されてもよい。例えば、第１金属層１１３ａと第２金属層１１３ｂは互いに異なる熱膨張係数を有してもよく、これによって、カンチレバー電極１０３の自由端が上向きに反る場合がある。カンチレバー電極１０３の自由端の反りは、回路基板１００１の複数のパッド１００３に接続する鋭い尖点を生成する。これによって、自由端の鋭い尖点がパッド１００３の表面を引っ掻き、電気的接続を確実にする。本実施形態において、カンチレバー電極１０３の上面と側面とがなす角度、すなわち、自由端の尖点の角度は、カンチレバー電極の形成方法によって多様に変更され得る。例えば、めっき技術を用いてカンチレバー電極１０３を形成する場合、尖点の角度は略９０度であってもよく、電子ビーム蒸発法やスパッタリング技術などで金属層を蒸着した後、リフトオフ技術を用いる場合、尖点の角度は９０度より大きい鈍角であってもよい。

【0068】

カンチレバー電極１０３の反りのために、第１金属層１１３ａの熱膨張係数は第２金属層１１３ｂの熱膨張係数より小さくてもよい。第１金属層１１３ａ及び第２金属層１１３ｂは、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｒなどから選ばれてもよい。例えば、第１金属層１１３ａはＴｉで、第２金属層１１３ｂはＮｉであってもよい。一方、第３金属層１１３ｃは、カンチレバー電極１０３の表面を保護するために形成されてもよく、例えば、Ａｕで形成されてもよい。

【0069】

図６を参照すると、複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、それぞれ第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数のアノードに電気的に接続され、カンチレバー電極１０３ｄは、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数のカソードに共通に接続されてもよい。複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数のアノードとを電気的に接続するために、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の第２導電型半導体層２３ｃ、３３ｃ、４３ｃのうち少なくとも一つの上に透明電極が形成されてもよい。

【0070】

一方、本実施形態において、カンチレバー電極１０３ｄが第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数のカソードに共通に接続されたことを説明するが、図７に示すように、カンチレバー電極１０３ｄが第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数のアノードに共通に接続されてもよい。この場合、複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３の複数のカソードにそれぞれ接続されてもよい。

【0071】

本実施形態において、複数のカンチレバー電極１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄによって第１から第３ＬＥＤ積層２３、３３、４３が個別に駆動し得る。

【0072】

図８ａ及び図８ｂは、本開示の一実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための概略的な断面図である。

【0073】

図８ａを参照すると、基板４１上に複数のＬＥＤ積層（図４ｂの２３、３３、４３）の積層体１００ａが形成される。複数のＬＥＤ積層２３、３３、４３は、第１及び第２ボンディング層３０、４０によって互いにボンディングされてもよい。

【0074】

一方、基板４１は、ＬＥＤ積層４３を成長させるための成長基板、例えば、窒化ガリウム基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板又はパターニングされたサファイア基板であってもよい。

【0075】

本実施形態において、基板４１上に一つの積層体１００ａが形成されることを示すが、基板４１上に多数の積層体１００ａが形成されてもよい。また、積層体１００ａは、絶縁層（図４ｂの５１）を含んでもよい。

【0076】

積層体１００ａ上に複数の電極パッド１０１が形成される。複数の電極パッド１０１は、複数のＬＥＤ積層２３、３３、４３に電気的に接続される。図４ａに示すように、一つの積層体１００ａ上に４個の電極パッド１０１が形成されてもよい。

【0077】

続いて、前記複数の電極パッド１０１を覆う犠牲層１０２が形成される。犠牲層１０２は、ＳｉＯ_２などの誘電層又はフォトレジスト層などで形成されてもよい。犠牲層１０２は、複数の電極パッド１０１を露出させる複数の開口部を有する。図８ａには、一つの電極パッド１０１を露出させる開口部を示すが、４個の電極パッド１０１上にそれぞれ複数の開口部が形成され得る。

【0078】

続いて、リフトオフ技術又は蒸着及びエッチング技術を用いてカンチレバー電極１０３が犠牲層１０２上に形成される。例えば、カンチレバー電極１０３を形成するための複数の物質層が電子ビーム蒸着、スパッタリング、又はめっき技術を用いて蒸着されてもよく、リフトオフ技術又はエッチング技術を用いて蒸着された複数の物質層をパターニングすることによって犠牲層１０２上にカンチレバー電極１０３が形成され得る。

【0079】

図８ｂを参照すると、犠牲層１０２が除去される。このとき、カンチレバー電極１０３は、犠牲層１０２の拘束から逸脱して上側に反る場合がある。カンチレバー電極１０３を熱膨張係数が互いに異なる複数の金属層の多層構造で形成することによってカンチレバー電極１０３が上側に反るように調節することができる。

【0080】

本実施形態において、成長基板４１上で積層体１００ａに複数のカンチレバー電極１０３を形成することを説明するが、成長基板４１に形成された積層体１００ａを基板４１から分離してから他の基板に転写した後、支持基板上で複数のカンチレバー電極１０３を形成することもできる。

【0081】

図９ａ、図９ｂ、及び図９ｃは、本開示の一実施形態に係るディスプレイパネルを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。

【0082】

図９ａを参照すると、支持基板１４１上に複数の発光素子１００が配列される。複数の発光素子１００は複数のカンチレバー電極１０３を含む。発光素子１００は、図４ａ及び図４ｂを参照して説明した通りであるので、重複を避けるために詳細な説明は省略する。

【0083】

支持基板１４１は、第３ＬＥＤ積層４３の複数の半導体層４３ａ、４３ｂ、４３ｃを成長させるための成長基板（図８ａの４１）であってもよいが、これに限定されるのではなく、成長基板４１と異なる支持基板であってもよい。例えば、成長基板４１上に形成された複数の発光素子１００は、成長基板４１から分離されてから支持基板１４１に転写されてもよい。複数の発光素子１００は、支持基板１４１上でピクセル間隔に合わせて整列されてもよい。

【0084】

図９ｂを参照すると、複数のピクセル領域の各々に複数のパッド１００３が形成された回路基板１００１が提供される。複数のパッド１００３は、発光素子１００の複数のカンチレバー電極１０３の各自由端に対応するように配置されてもよい。

【0085】

接着層１００５が複数のパッド１００３を覆うように形成される。接着層１００５は、例えば、熱硬化型又は紫外線硬化型樹脂で形成されてもよい。但し、現段階では、接着物質層が塗布された後、硬化は行われない。

【0086】

図９ｃを参照すると、支持基板１４１上に配列された複数の発光素子１００が回路基板１００１に向かって接近し、複数のカンチレバー電極１０３が複数のパッド１００３に接続する。複数のカンチレバー電極１０３は、自由端の鋭い尖点を用いて接着層１００５を貫通しながら複数のパッド１００３に接続する。

【0087】

また、複数の発光素子１００を回路基板１００１に向かって加圧することによって、カンチレバー電極１０３は、複数のパッド１００３の上面を引っ掻き、電気的接続が容易に形成され得る。複数の発光素子１００を加圧することによって、カンチレバー電極１０３は、発光素子１００側に反る場合がある。カンチレバー電極１０３の自由端は、複数の電極パッド１０１から十分に離隔し、カンチレバー電極１０３と複数の電極パッド１０１との間の電気的短絡が防止される。

【0088】

その後、接着層１００５を硬化し、複数の発光素子１００を回路基板１００１に接着させる。接着層１００５は、熱硬化又は紫外線硬化などによって硬化してもよい。

【0089】

続いて、支持基板１４１が複数の発光素子１００から除去され、ディスプレイパネル（図２の１０００）が完成し得る。支持基板１４１がサファイアなどの成長基板である場合、レーザーリフトオフ技術を用いて支持基板１４１から複数の発光素子１００を分離することができる。これと異なり、複数の発光素子１００は、粘着層を媒介にして支持基板１４１上に粘着されてもよく、粘着層から複数の発光素子１００を分離することによって支持基板１４１が除去され得る。

【0090】

本開示の各実施形態によると、カンチレバー電極１０３を採用することによって、多数の発光素子１００を回路基板１００１上に確実に転写することができる。

【0091】

以上、本開示の多様な実施形態に対して説明したが、本開示は、これらの実施形態に限定されるのではない。また、一つの実施例に対して説明した事項や構成要素は、本開示の技術的思想を逸脱しない限り、他の実施形態にも適用可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図9a】

【図9b】

【図9c】